Макрофотография (или фотомакрография [1] [2] или макросъемка [ 3] и иногда макрофотография [4] ) — это фотография с экстремально крупным планом , обычно очень маленьких предметов и живых организмов, таких как насекомые, при которой размер предмета на фотографии больше натуральной величины (хотя макрофотография также относится к искусству создания очень больших фотографий). [3] [5] Согласно первоначальному определению, макрофотография — это фотография, при которой размер предмета на негативе или датчике изображения равен натуральной величине или больше. [6] Однако в некоторых смыслах это относится к готовой фотографии предмета, которая больше натуральной величины. [7]
Отношение размера объекта на плоскости пленки (или плоскости сенсора) к фактическому размеру объекта известно как коэффициент воспроизведения . Аналогично, макрообъектив — это классический объектив, способный обеспечить коэффициент воспроизведения не менее 1:1, хотя часто он относится к любому объективу с большим коэффициентом воспроизведения, несмотря на то, что он редко превышает 1:1. [7] [8] [9] [10]
Помимо технической фотографии и процессов на основе пленки, где размер изображения на негативе или датчике изображения является предметом обсуждения, готовый отпечаток или изображение на экране чаще всего придает фотографии ее макростатус . Например, при создании отпечатка 6×4 дюйма (15×10 см) с использованием пленки или датчика формата 35 (36×24 мм) результат в натуральную величину возможен с объективом, имеющим коэффициент воспроизведения всего 1:4. [11] [12]
Коэффициенты репродукции, значительно превышающие 10:1, считаются микрофотографией , часто достигаемой с помощью цифрового микроскопа (микрофотографию не следует путать с микрофотографией — искусством создания очень маленьких фотографий, например, для микроформ ).
Благодаря достижениям в области сенсорных технологий современные цифровые камеры с малым сенсором могут конкурировать с макровозможностями зеркальных фотокамер с «настоящим» макрообъективом, несмотря на более низкий коэффициент репродукции, что делает макрофотографию более доступной по более низкой цене. [9] [13] В цифровую эпоху фотография более практично определяется как макро, когда объект размером 24 мм или меньше либо соответствует высоте кадра, либо больше. [14]
Термин «фото-макрофотография» был предложен в 1899 году У. Х. Уолмсли для изображений крупным планом с увеличением менее 10 диаметров, чтобы отличать их от настоящих фото-микрографий . [15]
Развитие микрофотографии привело к развитию макрофотографии. [16]
Одним из первых пионеров макрофотографии был Перси Смит , родившийся в 1880 году. Он был британским режиссером документальных фильмов о природе и был известен своими фотографиями крупным планом. [17]
Объективы «Макро», специально разработанные для работы крупным планом, с длинным корпусом для фокусировки на близком расстоянии и оптимизированные для высоких коэффициентов воспроизведения, являются одними из самых распространенных инструментов для макросъемки. (В отличие от большинства других производителей объективов, Nikon обозначает свои макрообъективы как «Микро» из-за их первоначального использования при создании микроформ .) Большинство современных макрообъективов могут также фокусироваться непрерывно до бесконечности и могут обеспечивать превосходное оптическое качество для обычной фотографии. Настоящие макрообъективы, такие как Canon MP-E 65mm f/2.8 1-5x Macro , Laowa 25mm f/2.8 2.5-5X Ultra Macro (относительно короткое фокусное расстояние) или Minolta AF 3x-1x 1.7-2.8 Macro, могут достигать большего увеличения, чем в натуральную величину, что позволяет фотографировать структуру глаз мелких насекомых, снежинки и другие мелкие объекты. Другие, такие как TS-160 от Infinity Photo-Optical, могут достигать увеличения от 0 до 18x на сенсоре, фокусируясь от бесконечности до 18 мм от объекта.
Макрообъективы с разным фокусным расстоянием находят различное применение:
Увеличение расстояния между объективом и пленкой или датчиком путем вставки удлинительных колец или плавно регулируемых мехов — еще один вариант оборудования для макросъемки. Чем дальше объектив от пленки или датчика, тем меньше фокусное расстояние, тем больше увеличение и темнее изображение при той же апертуре. Трубки различной длины можно складывать друг на друга, уменьшая расстояние от объектива до объекта и увеличивая увеличение. Меха или трубки сокращают максимально доступное фокусное расстояние и делают невозможным фокусировку на бесконечность.
Другой вариант — разместить вспомогательную линзу для макросъемки (или «фильтр» для макросъемки) перед объективом камеры. Недорогие ввинчивающиеся или надеваемые насадки обеспечивают близкую фокусировку. Возможное качество ниже, чем у специального макрообъектива или удлинительных колец, некоторые двухэлементные версии очень хороши, в то время как многие недорогие одноэлементные линзы демонстрируют хроматическую аберрацию и снижение резкости получаемого изображения. Этот метод работает с камерами с фиксированными объективами и обычно используется с камерами-мостами . Эти линзы добавляют диоптрии к оптической силе объектива, уменьшая минимальное расстояние фокусировки и позволяя камере приблизиться к объекту. Они обычно обозначаются своей диоптрией и могут быть сложены (с дополнительной потерей качества) для достижения желаемого увеличения.
Фотографы могут использовать движения видоискателя и принцип Шаймпфлюга , чтобы поместить объект близко к объективу в фокус, сохраняя при этом выборочный фокус на заднем плане. Этот метод требует использования видоискателя или объектива с контролем перспективы с возможностью наклона объектива относительно плоскости пленки или сенсора. Такие объективы, как серии Nikon PC-E и Canon TS-E, Hartblei Super-Rotator, Schneider Super Angulon, несколько моделей Lensbaby, Zoerk Multi Focus System и различные адаптеры наклона-сдвига для среднего формата, позволяют использовать наклон в камерах с фиксированными креплениями объектива. Традиционные видоискатели допускают такую регулировку как часть своей конструкции.
Обычные объективы можно использовать для макросъемки с помощью «реверсивного кольца». Это кольцо крепится к резьбе фильтра на передней части объектива и позволяет устанавливать объектив в обратном направлении. Возможны превосходные результаты с увеличением до 4-кратного натурального размера. Для камер с полностью электронными коммуникациями между объективом и корпусом камеры доступны специальные реверсивные кольца, которые сохраняют эти коммуникации. При использовании с удлинительными кольцами или мехами можно собрать очень универсальную, настоящую макросистему (больше натурального размера). Поскольку немакрообъективы оптимизированы для малых коэффициентов воспроизведения, реверсирование объектива позволяет использовать его для обратно высоких коэффициентов.
Макрофотосъемка также может быть выполнена путем установки объектива в обратном направлении, перед нормально установленным объективом с большим фокусным расстоянием, с помощью макромуфты , которая ввинчивается в переднюю резьбу фильтра обоих объективов. Этот метод позволяет большинству камер поддерживать полную функцию электронной и механической связи с нормально установленным объективом для таких функций, как измерение при открытой диафрагме. Коэффициент увеличения рассчитывается путем деления фокусного расстояния нормально установленного объектива на фокусное расстояние перевернутого объектива (например, когда 18-миллиметровый объектив установлен в обратном направлении на 300-миллиметровый объектив, коэффициент воспроизведения составляет 16:1). Использование автоматической фокусировки не рекомендуется, если первый объектив не имеет внутреннего фокусирующего типа, так как дополнительный вес перевернутого объектива может повредить механизм автофокусировки. Рабочее расстояние значительно меньше, чем у первого объектива.
Все чаще макросъемка выполняется с использованием компактных цифровых камер и мостовых камер с небольшим сенсором , в сочетании с мощным зум-объективом и (опционально) линзой с диоптрией для крупного плана, добавленной к передней части объектива камеры. Большая глубина резкости этих камер является преимуществом для макросъемки. [13] [18] Высокая плотность пикселей и разрешающая способность сенсоров этих камер позволяют им захватывать очень высокие уровни детализации при более низком коэффициенте воспроизведения, чем требуется для пленочных или более крупных сенсоров DSLR (часто за счет большего шума изображения ). Несмотря на то, что многие из этих камер поставляются с «макрорежимом», который не квалифицируется как настоящий макро, некоторые фотографы используют преимущества камер с небольшим сенсором для создания макроизображений, которые конкурируют или даже превосходят изображения, полученные с помощью DSLR. [13]
Макрофотосъемка также может осуществляться путем присоединения камеры к одному оптическому пути бинокулярного микроскопа (стереомикроскопа), используя оптику этого прибора в качестве объектива для формирования изображения для системы. Примерно между 1976 и 1993 годами производители Wild Heerbrugg (Швейцария), а затем и Leica Microsystems предложили специализированную микроскопическую систему для макросъемки, линейку макроскопов , с улучшенными оптическими характеристиками для фотографии за счет возможности получения стереоизображения стереомикроскопа; эта система поставлялась с рядом специализированных штативов, объективов и дополнительных линз, а также систем освещения. [19] После прекращения ее выпуска в 1993 году Leica продолжает предлагать аналогичные продукты под названиями Z6 APO и Z16 APO. [20] Серия iPhone 13 Pro представила макросъемку в камере iPhone, а также Samsung Galaxy S21 Ultra, который также представил макросъемку в камере смартфона.
Эквивалентное увеличение 35 мм или эквивалентный коэффициент воспроизведения 35 мм — это мера, которая указывает на видимое увеличение, достигаемое с помощью цифрового фотоаппарата с малым форматом сенсора или «кроп-сенсора» по сравнению с изображением на основе 35 мм, увеличенным до того же размера отпечатка. [21] [22] Этот термин полезен, поскольку многие фотографы знакомы с форматом пленки 35 мм . [14] [23] [24] [25] [26] [27]
В то время как «истинный» макрообъектив определяется как объектив с коэффициентом воспроизведения 1:1 на плоскости пленки или сенсора, в цифровых камерах с малым форматом сенсора фактический коэффициент воспроизведения 1:1 редко достигается или требуется для макросъемки. Макрофотографы часто больше заботятся о том, чтобы просто знать размер наименьшего объекта, который может заполнить кадр. [9] Проще говоря, увеличение 1X означает: если объект имеет длину 1 мм, он будет иметь длину ровно 1 мм при проецировании на сенсор. Допустим, вы снимаете с коэффициентом 1X на полнокадровую камеру (36X24 мм), объект размером 18x12 мм займет 1/4 области вашей фотографии. [28] Например, 12-мегапиксельная камера Micro Four Thirds Panasonic Lumix DMC-GH1 с 2-кратным кроп-сенсором требует только коэффициента воспроизведения 1:2, чтобы сделать снимок с тем же размером объекта, разрешением и видимым увеличением, что и 12-мегапиксельная «полнокадровая» камера Nikon D700 , когда изображения просматриваются на экране или печатаются в том же размере. Таким образом, макрообъектив системы Four Thirds , такой как Laowa 50mm f/2.8 2X Ultra Macro Lens с максимальным увеличением изображения 2,0x [29], оценивается как имеющий «эквивалентное увеличение 4,0x 35 мм». [30]
Чтобы рассчитать эквивалентный коэффициент воспроизведения 35 мм, просто умножьте фактическое максимальное увеличение объектива на коэффициент преобразования 35 мм или «кроп-фактор» камеры. Если фактическое увеличение и/или кроп-фактор неизвестны (как это бывает со многими компактными или компактными цифровыми камерами), просто сфотографируйте миллиметровую линейку, расположенную вертикально в кадре, сфокусированную на максимальном увеличении объектива, и измерьте высоту кадра. Поскольку высота объекта изображения на пленке 35 мм с увеличением 1,0x составляет 24 мм, рассчитайте эквивалентный коэффициент воспроизведения 35 мм и истинный коэффициент воспроизведения, используя следующее: [31]
Поскольку размеры сенсоров цифровых компактных камер сильно различаются, а производители камер редко публикуют коэффициенты макросъемки для своих камер, хорошим практическим правилом является то, что всякий раз, когда вертикальный объект размером 24 мм едва помещается или слишком высок, чтобы поместиться в видоискателе камеры, вы делаете макрофотографию. [14]
Ограниченная глубина резкости является важным фактором в макросъемке. Глубина резкости чрезвычайно мала при фокусировке на близких объектах. Для получения приемлемой резкости на трехмерном объекте часто требуется небольшая диафрагма (большое число f ). Для этого требуется либо длинная выдержка, либо яркое освещение, либо высокая светочувствительность ISO. Часто используется вспомогательное освещение (например, от вспышки ) , предпочтительно кольцевая вспышка (см. раздел Освещение).
Как и обычные объективы, макрообъективы нуждаются в освещении и в идеале должны обеспечивать аналогичноеж /# обычным объективам для обеспечения аналогичного времени экспозиции. Макрообъективы также имеют схожие фокусные расстояния, поэтому диаметр входного зрачка сопоставим с диаметром обычного объектива (например, 100 ммж /2,8 объектив имеет диаметр входного зрачка 100 мм/2,8 = 35,7 мм). Поскольку они фокусируются на близких объектах, конус света от точки объекта до входного зрачка относительно тупой (относительно высокая числовая апертура объекта , если использовать термин микроскопии), что делает глубину резкости необычайно малой. Это делает необходимым критически фокусироваться на самой важной части объекта, так как элементы, которые находятся даже на миллиметр ближе или дальше от фокальной плоскости, могут быть заметно размыты. В связи с этим настоятельно рекомендуется использовать столик микроскопа для точной фокусировки с большим увеличением, например, при фотографировании клеток кожи. В качестве альтернативы можно сделать больше снимков одного и того же объекта с немного разными длинами фокусировки и затем объединить их с помощью специализированного программного обеспечения для стекирования фокуса , которое выбирает самые резкие части каждого изображения, искусственно увеличивая воспринимаемую глубину резкости результирующего изображения. Для аналоговых пленочных камер для преодоления ограничений глубины резкости использовалась сканирующая световая микрофотография (LSP). Эта техника использует тонкую щель света для освещения объекта, который перемещается перпендикулярно через плоскость света для формирования изображения. Если щель света уже, чем глубина резкости, весь объект будет записан на пленку в фокусе. [32] [33]
Проблема достаточного и равномерного освещения объекта может быть труднопреодолимой. Некоторые камеры могут фокусироваться на объектах, расположенных так близко, что они касаются передней части объектива. Трудно разместить свет между камерой и объектом, расположенным так близко, что делает сверхблизкую съемку непрактичной. Макрообъектив с обычным фокусным расстоянием (50 мм на 35-мм камере) может фокусироваться так близко, что освещение остается затруднительным. Чтобы избежать этой проблемы, многие фотографы используют телеобъективы для макросъемки, как правило, с фокусным расстоянием от 100 до 200 мм. Они популярны, поскольку обеспечивают достаточное расстояние для освещения между камерой и объектом.
Кольцевые вспышки , в которых импульсные трубки расположены по кругу вокруг передней части объектива, могут быть полезны для освещения на близких расстояниях. [34] Появились кольцевые вспышки, использующие белые светодиоды для обеспечения непрерывного источника света для макросъемки, однако они не такие яркие, как кольцевые вспышки, и баланс белого очень холодный. [35]
Хорошие результаты можно получить, используя рассеиватель для вспышки . Самодельные рассеиватели для вспышки, сделанные из белого пенопласта или пластика, прикрепленные к встроенной вспышке камеры, также могут дать удивительно хорошие результаты, рассеивая и смягчая свет, устраняя зеркальные отражения и обеспечивая более равномерное освещение.
Многие макрообъективы характеризуются высоким уровнем хроматической аберрации , особенно при использовании перевернутой линзы, удлинительного кольца или макрообъектива. Некоторые макрообъективы, называемые апохроматическими , разработаны для лучшего контроля этого, например, Laowa 100mm f/2.8 2x Ultra Macro APO и Sigma APO MACRO 150mm F2.8.
